JP2002234479A - 電動自転車 - Google Patents
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
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- Transportation (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 電動自転車に乗り降りする都度、脈拍センサ
などを人体に装着あるいは取り外したりしなくても済
み、情緒的興奮や精神的緊張などに影響を受けて補助駆
動力が変動するようなことがない電動自転車を提供す
る。 【解決手段】 脈拍数などの人体の状態を表す人体指標
と電動自転車での運転者への負荷量との関係を記憶部２
に記憶させ、この記憶部２に記憶されたデータベースに
基づいて負荷量検出部３にて検出された負荷量に対応す
る人体指標情報（脈拍数）を算出し、この人体指標情報
に基づいて補助駆動力を制御することにより、脈拍セン
サなどを人体に装着あるいは取り外したりしなくても、
補助駆動力が良好に制御される。
などを人体に装着あるいは取り外したりしなくても済
み、情緒的興奮や精神的緊張などに影響を受けて補助駆
動力が変動するようなことがない電動自転車を提供す
る。 【解決手段】 脈拍数などの人体の状態を表す人体指標
と電動自転車での運転者への負荷量との関係を記憶部２
に記憶させ、この記憶部２に記憶されたデータベースに
基づいて負荷量検出部３にて検出された負荷量に対応す
る人体指標情報（脈拍数）を算出し、この人体指標情報
に基づいて補助駆動力を制御することにより、脈拍セン
サなどを人体に装着あるいは取り外したりしなくても、
補助駆動力が良好に制御される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は電動自転車に関す
る。
る。
【０００２】
【従来の技術】人力による駆動力に、電動モータなどの
補助駆動部の補助駆動力を加えることで、坂道などでも
楽に走行できる電動自転車は既に実用化されている。こ
の種の電動自転車においては、例えば、ペダルに作用す
る人の足踏力をトルクとして検出し、このトルク値や変
化したトルク値が予め設定した値を越えた場合に、補助
駆動部を駆動させて補助駆動力を加えることができるよ
うに構成されている。
補助駆動部の補助駆動力を加えることで、坂道などでも
楽に走行できる電動自転車は既に実用化されている。こ
の種の電動自転車においては、例えば、ペダルに作用す
る人の足踏力をトルクとして検出し、このトルク値や変
化したトルク値が予め設定した値を越えた場合に、補助
駆動部を駆動させて補助駆動力を加えることができるよ
うに構成されている。
【０００３】しかし、この種の方式によれば、運転者の
体力や疲労度と無関係に補助駆動力が調節されてしまう
ため、体力や疲労度に合った適切な補助駆動力を得られ
ないおそれがある。
体力や疲労度と無関係に補助駆動力が調節されてしまう
ため、体力や疲労度に合った適切な補助駆動力を得られ
ないおそれがある。
【０００４】これに対処するために、特開平６−１０７
２６７号公報には、運転者の走行中の心拍数などの人体
指標を測定するセンサを設けるとともに、この人体指標
に対応する補助駆動率をメモリに予め記憶させ、走行中
の人体指標や人体指標の変化量に応じた補助駆動率で補
助駆動力を加えるようにした電動モータ付自転車が開示
されている。
２６７号公報には、運転者の走行中の心拍数などの人体
指標を測定するセンサを設けるとともに、この人体指標
に対応する補助駆動率をメモリに予め記憶させ、走行中
の人体指標や人体指標の変化量に応じた補助駆動率で補
助駆動力を加えるようにした電動モータ付自転車が開示
されている。
【０００５】これによれば、運転者の疲労度が大きくな
って心拍数が大きくなった場合などには、補助駆動率を
大きくするようにしているため、疲労度が大きいにもか
かわらず補助駆動が停止されて過度の労力を強いるよう
なことを防止できる。また、疲労度が小さくて心拍数が
小さい場合には、補助駆動力が小さくなるようになって
いるため、人体の機能維持や体力増進を図ることができ
る。
って心拍数が大きくなった場合などには、補助駆動率を
大きくするようにしているため、疲労度が大きいにもか
かわらず補助駆動が停止されて過度の労力を強いるよう
なことを防止できる。また、疲労度が小さくて心拍数が
小さい場合には、補助駆動力が小さくなるようになって
いるため、人体の機能維持や体力増進を図ることができ
る。
【０００６】また、特開平９−３１５３７７号公報に
は、運転者の走行中の脈拍を測定するセンサを設けると
ともに、運転者の年齢などの属性に対応する基準脈拍数
をメモリに予め記憶させ、走行中に測定脈拍が基準脈拍
を越えた時点で、補助駆動力を加えるようにした電動モ
ータ付自転車が開示されており、これによっても、同様
な作用効果を得ることができる。
は、運転者の走行中の脈拍を測定するセンサを設けると
ともに、運転者の年齢などの属性に対応する基準脈拍数
をメモリに予め記憶させ、走行中に測定脈拍が基準脈拍
を越えた時点で、補助駆動力を加えるようにした電動モ
ータ付自転車が開示されており、これによっても、同様
な作用効果を得ることができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
特開平６−１０７２６７号公報や特開平９−３１５３７
７号公報に示されている技術によれば、何れの場合にも
走行中に脈拍数などの人体指標をセンサにより検出し続
けなければならない。したがって、電動自転車に乗り降
りする都度、センサを人体に装着あるいは取り外す手間
がかかるとともに、走行中にもセンサを装着し続けるこ
とに違和感を生じたり、センサに接続されている配線コ
ードが走行時の邪魔になったりするおそれがある。ま
た、ワイヤレス式のセンサを人体に装着することも考え
られるが、この場合でもセンサは必要であるとともに、
センサの違和感を生じるおそれがある。
特開平６−１０７２６７号公報や特開平９−３１５３７
７号公報に示されている技術によれば、何れの場合にも
走行中に脈拍数などの人体指標をセンサにより検出し続
けなければならない。したがって、電動自転車に乗り降
りする都度、センサを人体に装着あるいは取り外す手間
がかかるとともに、走行中にもセンサを装着し続けるこ
とに違和感を生じたり、センサに接続されている配線コ
ードが走行時の邪魔になったりするおそれがある。ま
た、ワイヤレス式のセンサを人体に装着することも考え
られるが、この場合でもセンサは必要であるとともに、
センサの違和感を生じるおそれがある。
【０００８】また、脈拍数や心拍数は、一時的な情緒的
興奮や精神的緊張などの影響を受け易いため、例えば車
や人が飛び出してきた時や、考え事、心配事などの精神
活動をしている時に、脈拍数や心拍数が大きくなり、こ
の場合に補助駆動力が大きくなるなどの変動を生じるお
それがある。
興奮や精神的緊張などの影響を受け易いため、例えば車
や人が飛び出してきた時や、考え事、心配事などの精神
活動をしている時に、脈拍数や心拍数が大きくなり、こ
の場合に補助駆動力が大きくなるなどの変動を生じるお
それがある。
【０００９】さらに、電動自転車を運転し始めた時など
の運動の開始時には、図７に示すように、脈拍数や心拍
数は定常状態に至るまで、運転者への負荷量が大きいほ
ど多くの時間（ＴＡ＜ＴＢ＜ＴＣ）を要する。この立ち
上がり時間の間は、実際の運動量に比べて運転者の脈拍
数が低く表れる。ここで、図８における斜線部は立ち上
がり時において酸素が不足した状態である部分を示す。
この時期は、呼吸で得る酸素の代わりに、無酸素エネル
ギーを応急的に使った形で運動することが知られてい
る。つまり、酸素を取り入れる役目の呼吸・循環機能に
より一定の働きができるまで、体内に貯えられている酸
素を借りて運動をすることになる。このような理由か
ら、電動自転車を運転し始めた時には、脈拍数や心拍数
をそのまま人体指標として採用して補助駆動力を決定す
ると、運転者の疲労度に比べて補助駆動力が小さ目に設
定され、一時的ではあるものの、過度の労力を強いるお
それがある。
の運動の開始時には、図７に示すように、脈拍数や心拍
数は定常状態に至るまで、運転者への負荷量が大きいほ
ど多くの時間（ＴＡ＜ＴＢ＜ＴＣ）を要する。この立ち
上がり時間の間は、実際の運動量に比べて運転者の脈拍
数が低く表れる。ここで、図８における斜線部は立ち上
がり時において酸素が不足した状態である部分を示す。
この時期は、呼吸で得る酸素の代わりに、無酸素エネル
ギーを応急的に使った形で運動することが知られてい
る。つまり、酸素を取り入れる役目の呼吸・循環機能に
より一定の働きができるまで、体内に貯えられている酸
素を借りて運動をすることになる。このような理由か
ら、電動自転車を運転し始めた時には、脈拍数や心拍数
をそのまま人体指標として採用して補助駆動力を決定す
ると、運転者の疲労度に比べて補助駆動力が小さ目に設
定され、一時的ではあるものの、過度の労力を強いるお
それがある。
【００１０】また、電動自転車の運転終了時に、大きな
負荷がかかっている状態から急に停止すると、激しい運
動を急に中止することとなり、末端の血管が拡張した状
態で心臓の活動を緩められるため、運動によって亢進し
ていた各種の生理機能が、安静時の水準に戻る過程にお
いて、機能相互の間の調和を失って、悪心、めまい、立
ちくらみなどの症状が出て、より強い疲労が残ったりす
るおそれがある。そしてこの問題は、上記公報に示され
ている技術によっても、何ら対処できない。
負荷がかかっている状態から急に停止すると、激しい運
動を急に中止することとなり、末端の血管が拡張した状
態で心臓の活動を緩められるため、運動によって亢進し
ていた各種の生理機能が、安静時の水準に戻る過程にお
いて、機能相互の間の調和を失って、悪心、めまい、立
ちくらみなどの症状が出て、より強い疲労が残ったりす
るおそれがある。そしてこの問題は、上記公報に示され
ている技術によっても、何ら対処できない。
【００１１】本発明は上記課題を解決するためになさ
れ、電動自転車に乗り降りする都度、センサなどの人体
指標検出手段を人体に装着あるいは取り外したりしなく
ても済み、情緒的興奮や精神的緊張などに影響を受けて
補助駆動力が変動するようなことがなく、さらには、電
動自転車を運転し始めた時や運転終了時などに適切な補
助駆動力を得ることができる電動自転車を提供すること
を目的とする。
れ、電動自転車に乗り降りする都度、センサなどの人体
指標検出手段を人体に装着あるいは取り外したりしなく
ても済み、情緒的興奮や精神的緊張などに影響を受けて
補助駆動力が変動するようなことがなく、さらには、電
動自転車を運転し始めた時や運転終了時などに適切な補
助駆動力を得ることができる電動自転車を提供すること
を目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明は、運転者の踏力による人力駆動力に、電動モ
ータを有する補助駆動部の補助駆動力を加えて走行可能
とされた電動自転車において、脈拍数などの人体の状態
を表す人体指標と電動自転車から前記運転者への負荷量
との間の関係をデータベースとして記憶する記憶手段
と、電動自転車から前記運転者への実際の負荷量を検出
する負荷量検出手段と、前記記憶手段に記憶された前記
データベースに基づいて前記負荷量検出手段にて検出さ
れた負荷量に対応する人体指標情報を算出する人体指標
算出手段と、人体指標算出手段により算出された人体指
標情報に基づいて補助駆動力を制御する制御手段とを備
えたことを特徴とする。
に本発明は、運転者の踏力による人力駆動力に、電動モ
ータを有する補助駆動部の補助駆動力を加えて走行可能
とされた電動自転車において、脈拍数などの人体の状態
を表す人体指標と電動自転車から前記運転者への負荷量
との間の関係をデータベースとして記憶する記憶手段
と、電動自転車から前記運転者への実際の負荷量を検出
する負荷量検出手段と、前記記憶手段に記憶された前記
データベースに基づいて前記負荷量検出手段にて検出さ
れた負荷量に対応する人体指標情報を算出する人体指標
算出手段と、人体指標算出手段により算出された人体指
標情報に基づいて補助駆動力を制御する制御手段とを備
えたことを特徴とする。
【００１３】上記構成によれば、人体指標検出手段を人
体に装着あるいは取り外したりしなくても、電動自転車
を運転すると、その際の運転者への負荷量に応じた人体
指標情報が人体指標算出手段により算出され、この人体
指標情報に基づいて補助駆動力が制御される。したがっ
て、一時的な情緒的興奮や精神的緊張などにより補助駆
動力が変動するようなこともない。
体に装着あるいは取り外したりしなくても、電動自転車
を運転すると、その際の運転者への負荷量に応じた人体
指標情報が人体指標算出手段により算出され、この人体
指標情報に基づいて補助駆動力が制御される。したがっ
て、一時的な情緒的興奮や精神的緊張などにより補助駆
動力が変動するようなこともない。
【００１４】また、より具体的な構成としては、制御手
段は、電動自転車を運転し始めた一定時間内には、人体
指標算出手段により算出した人体指標情報に基づく補助
駆動力よりもアシスト率を高めるように制御することを
特徴とする。
段は、電動自転車を運転し始めた一定時間内には、人体
指標算出手段により算出した人体指標情報に基づく補助
駆動力よりもアシスト率を高めるように制御することを
特徴とする。
【００１５】この構成により、電動自転車を運転し始め
た一定時間内には補助駆動力のアシスト率が高められる
ので、人体指標情報としておおよその脈拍数や心拍数を
算出してこの人体指標情報を用いて補助駆動力を設定し
た場合よりも、運転者の脈拍数などに合った適切な補助
駆動力を設定できる。
た一定時間内には補助駆動力のアシスト率が高められる
ので、人体指標情報としておおよその脈拍数や心拍数を
算出してこの人体指標情報を用いて補助駆動力を設定し
た場合よりも、運転者の脈拍数などに合った適切な補助
駆動力を設定できる。
【００１６】また、記憶手段に記憶させる人体指標とし
ては、例えば脈拍数または心拍数を採用し、記憶手段に
記憶させる負荷量および負荷量検出手段にて検出する負
荷量としては、運転者の踏力と回転数と所定の定数との
積またはこの積に補正係数を掛け合わせた値を採用す
る。
ては、例えば脈拍数または心拍数を採用し、記憶手段に
記憶させる負荷量および負荷量検出手段にて検出する負
荷量としては、運転者の踏力と回転数と所定の定数との
積またはこの積に補正係数を掛け合わせた値を採用す
る。
【００１７】また、上記構成に加えて、電動アシスト率
を高める機能を付加可能に構成したり、走行距離または
カロリーが、予め設定した値に達した時点で、電動アシ
スト率を高めるように構成してもよい。
を高める機能を付加可能に構成したり、走行距離または
カロリーが、予め設定した値に達した時点で、電動アシ
スト率を高めるように構成してもよい。
【００１８】また、上記構成に加えて、運転者が電動ア
シスト率を高めることを選択可能に構成してもよい。
シスト率を高めることを選択可能に構成してもよい。
【００１９】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態にかか
る電動自転車を図面に基づき説明する。図１に示すよう
に、この電動自転車には、電動モータ１ａを有して補助
駆動力を発生する補助駆動部１に加えて、脈拍数などの
人体の状態を表す人体指標と電動自転車での運転者への
負荷量との間の関係をデータベースとして記憶する記憶
部２と、電動自転車から前記運転者への実際の負荷量を
検出する負荷量検出部３と、前記記憶部２に記憶された
前記データベースに基づいて前記負荷量検出部３にて検
出された仕事量に対応する人体指標情報を算出する人体
指標算出部４と、人体指標算出部４により算出された人
体指標情報に基づいて補助駆動力を制御する機能も有し
た制御部５とが備えられている。ここで、負荷量検出部
３は、運転者の踏力によるトルクを検出するトルク検出
センサ３ａと、クランク軸などの回転数を検知する回転
数検出センサ３ｂとからなる。また、この実施の形態に
おいては、人体指標としては脈拍数が用いられている。
制御部５は、補助駆動部１の電動モータ１ａへの出力電
圧を変更することなどにより補助駆動力を調整する。
る電動自転車を図面に基づき説明する。図１に示すよう
に、この電動自転車には、電動モータ１ａを有して補助
駆動力を発生する補助駆動部１に加えて、脈拍数などの
人体の状態を表す人体指標と電動自転車での運転者への
負荷量との間の関係をデータベースとして記憶する記憶
部２と、電動自転車から前記運転者への実際の負荷量を
検出する負荷量検出部３と、前記記憶部２に記憶された
前記データベースに基づいて前記負荷量検出部３にて検
出された仕事量に対応する人体指標情報を算出する人体
指標算出部４と、人体指標算出部４により算出された人
体指標情報に基づいて補助駆動力を制御する機能も有し
た制御部５とが備えられている。ここで、負荷量検出部
３は、運転者の踏力によるトルクを検出するトルク検出
センサ３ａと、クランク軸などの回転数を検知する回転
数検出センサ３ｂとからなる。また、この実施の形態に
おいては、人体指標としては脈拍数が用いられている。
制御部５は、補助駆動部１の電動モータ１ａへの出力電
圧を変更することなどにより補助駆動力を調整する。
【００２０】電動自転車のハンドル（図示せず）には、
入力表示装置１０が取り付けられている。図２にも示す
ように、この入力表示装置１０には、各種情報を表示す
る液晶などの表示部１１と、各種の入力ボタンからなる
入力部１２とが設けられている。入力部１２としては、
性別を選択する性別選択ボタン１３と、各種の情報を確
定する確認ボタン１４と、設定年齢などの入力データに
対して増減させる増加ボタン１５および減少ボタン１６
と、後述する学習走行をさせるための学習走行ボタン１
７と、各種の動作モード（リハビリモード、体力維持モ
ード、体力増進モード）を選択するモード選択ボタン１
８，１９，２０と、目的地に近づいた際に押すことで電
動アシスト率を高めるクーリングダウン用ボタン２２と
が設けられている。また、入力表示装置１０には、運転
者の人体指標としての脈拍数を測定する耳たぶ式の脈拍
センサ（または指挿入式の脈拍センサでもよい）２１が
着脱自在に接続されている。
入力表示装置１０が取り付けられている。図２にも示す
ように、この入力表示装置１０には、各種情報を表示す
る液晶などの表示部１１と、各種の入力ボタンからなる
入力部１２とが設けられている。入力部１２としては、
性別を選択する性別選択ボタン１３と、各種の情報を確
定する確認ボタン１４と、設定年齢などの入力データに
対して増減させる増加ボタン１５および減少ボタン１６
と、後述する学習走行をさせるための学習走行ボタン１
７と、各種の動作モード（リハビリモード、体力維持モ
ード、体力増進モード）を選択するモード選択ボタン１
８，１９，２０と、目的地に近づいた際に押すことで電
動アシスト率を高めるクーリングダウン用ボタン２２と
が設けられている。また、入力表示装置１０には、運転
者の人体指標としての脈拍数を測定する耳たぶ式の脈拍
センサ（または指挿入式の脈拍センサでもよい）２１が
着脱自在に接続されている。
【００２１】記憶部２には、人体指標（この実施の形態
においては脈拍数）と電動自転車における運転者への負
荷量との関係を表す複数の回帰式のデータベースが記憶
されている。すなわち、男女別および年齢別（例えば２
０歳代、３０歳代、４０歳代、５０歳代、６０歳以上な
ど）毎に、複数の定常状態（図３においては定常状態
「ア」と定常状態「イ」）での脈拍数と負荷量（トルク
と回転数）との間の関係を表す値に基づいて、図４に示
すような回帰線を示す回帰式がそれぞれ記憶されてい
る。一般に、脈拍数と負荷量とは図４に示すように正の
相関関係があり、図５に示すように高齢者になるほど安
静時の脈拍数が低くて傾きが大きくなる。なお、図５に
おけるα、βは高齢者と壮年の人の最大心拍数を示し、
通常、［２２０−年齢］または［２１０−年齢×０．
８］に相当する。
においては脈拍数）と電動自転車における運転者への負
荷量との関係を表す複数の回帰式のデータベースが記憶
されている。すなわち、男女別および年齢別（例えば２
０歳代、３０歳代、４０歳代、５０歳代、６０歳以上な
ど）毎に、複数の定常状態（図３においては定常状態
「ア」と定常状態「イ」）での脈拍数と負荷量（トルク
と回転数）との間の関係を表す値に基づいて、図４に示
すような回帰線を示す回帰式がそれぞれ記憶されてい
る。一般に、脈拍数と負荷量とは図４に示すように正の
相関関係があり、図５に示すように高齢者になるほど安
静時の脈拍数が低くて傾きが大きくなる。なお、図５に
おけるα、βは高齢者と壮年の人の最大心拍数を示し、
通常、［２２０−年齢］または［２１０−年齢×０．
８］に相当する。
【００２２】運転者は、自分の性別ならびに年齢に該当
する人体条件を性別選択ボタン１３、増加ボタン１５、
減少ボタン１６、確認ボタン１４などを用いて設定す
る。また、以下の学習走行を事前に行うことで、その運
転者に適した人体指標のデータを記憶部２に記憶可能と
されている。すなわち、脈拍センサ２１を付けた状態
で、学習走行ボタン１７を押して、人体指標を記憶させ
るためにテスト走行することを制御部５に対して認識さ
せ、平坦な道路および勾配が異なる坂道（負荷量が異な
る箇所）などの複数の負荷量を得られられる箇所をそれ
ぞれ走行して、図３に示すように、負荷量が異なる状態
での脈拍数と負荷量（トルクと回転数）とをそれぞれ記
憶させるとともに、前記複数点を通る回帰線に対応する
回帰式を演算処理により導き出し、この回帰式を個人デ
ータとしてデータベースに付け加えて記憶させる。
する人体条件を性別選択ボタン１３、増加ボタン１５、
減少ボタン１６、確認ボタン１４などを用いて設定す
る。また、以下の学習走行を事前に行うことで、その運
転者に適した人体指標のデータを記憶部２に記憶可能と
されている。すなわち、脈拍センサ２１を付けた状態
で、学習走行ボタン１７を押して、人体指標を記憶させ
るためにテスト走行することを制御部５に対して認識さ
せ、平坦な道路および勾配が異なる坂道（負荷量が異な
る箇所）などの複数の負荷量を得られられる箇所をそれ
ぞれ走行して、図３に示すように、負荷量が異なる状態
での脈拍数と負荷量（トルクと回転数）とをそれぞれ記
憶させるとともに、前記複数点を通る回帰線に対応する
回帰式を演算処理により導き出し、この回帰式を個人デ
ータとしてデータベースに付け加えて記憶させる。
【００２３】なお、学習走行実行時に、一般の回帰式と
の食い違いが極端に大きい時は再度、学習走行を行うよ
うにエラー表示を行わせたり、一般の回帰式に近づくよ
うに補正するようにしてもよい。また、複数の個人デー
タを記憶可能に構成して、該当する人体指標情報を選択
させるようにしてもよい。
の食い違いが極端に大きい時は再度、学習走行を行うよ
うにエラー表示を行わせたり、一般の回帰式に近づくよ
うに補正するようにしてもよい。また、複数の個人デー
タを記憶可能に構成して、該当する人体指標情報を選択
させるようにしてもよい。
【００２４】また、制御部５は、電動自転車を運転し始
めた一定時間（例えば、約５分間）内には、人体指標算
出部４により算出した脈拍数に基づく補助駆動力よりも
アシスト率（補助駆動率）を高めるように制御するよう
になっている。
めた一定時間（例えば、約５分間）内には、人体指標算
出部４により算出した脈拍数に基づく補助駆動力よりも
アシスト率（補助駆動率）を高めるように制御するよう
になっている。
【００２５】また、上記動作モードにおけるリハビリモ
ードは、高年齢者用として設けられているものである。
つまり、一般に、廃用性萎縮（寝たきり）を防止するに
は、運動するというよりも、筋肉を動かすこと自体が重
要であるため、運転者がいかなる走行を行っても、一定
の軽い負荷（例えば、後述する最大運動能力の２０％）
となるように設定している。
ードは、高年齢者用として設けられているものである。
つまり、一般に、廃用性萎縮（寝たきり）を防止するに
は、運動するというよりも、筋肉を動かすこと自体が重
要であるため、運転者がいかなる走行を行っても、一定
の軽い負荷（例えば、後述する最大運動能力の２０％）
となるように設定している。
【００２６】ここで、運転モードを選択する目安を示す
と、前述した最大心拍数の算出式である［２２０−年
齢］より、近似的に最大運動能力を推定することができ
る。この実施の形態においては、電動自転車の運転によ
って最大運動能力の６０％以下の運動量となるように制
御することを原則としている。これは、高齢者や体力の
弱い人にとって好ましくないとされる無酸素運動が開始
するしきい値が、通常、最大運動能力の６０％とされて
いることに基づく。例えば、上記のように３通りのモー
ド（リハビリモード、体力維持モード、体力増進モード
（図６参照））を設定した場合には、リハビリモードで
最大運動能力の２０％以下の運動量となり、また、体力
維持モードで最大運動能力の２０〜４０％の運動量とな
り、それぞれ３０分から１時間の運転を行うことが望ま
しい。また、体力増進モードは最大運動能力の４０〜６
０％の運動量で３０分以下の運転を行うことが望まし
い。
と、前述した最大心拍数の算出式である［２２０−年
齢］より、近似的に最大運動能力を推定することができ
る。この実施の形態においては、電動自転車の運転によ
って最大運動能力の６０％以下の運動量となるように制
御することを原則としている。これは、高齢者や体力の
弱い人にとって好ましくないとされる無酸素運動が開始
するしきい値が、通常、最大運動能力の６０％とされて
いることに基づく。例えば、上記のように３通りのモー
ド（リハビリモード、体力維持モード、体力増進モード
（図６参照））を設定した場合には、リハビリモードで
最大運動能力の２０％以下の運動量となり、また、体力
維持モードで最大運動能力の２０〜４０％の運動量とな
り、それぞれ３０分から１時間の運転を行うことが望ま
しい。また、体力増進モードは最大運動能力の４０〜６
０％の運動量で３０分以下の運転を行うことが望まし
い。
【００２７】上記構成において、予め運転者は、自分に
合った条件（性別および年齢）を選択するか、あるい
は、該当する登録済みの自分の人体指標情報を指定す
る。そして、次の段階として、各種の動作モードを選択
するモードボタン１８，１９，２０の何れかを押して、
リハビリモード、体力維持モード、体力増進モードの何
れかを選択する。
合った条件（性別および年齢）を選択するか、あるい
は、該当する登録済みの自分の人体指標情報を指定す
る。そして、次の段階として、各種の動作モードを選択
するモードボタン１８，１９，２０の何れかを押して、
リハビリモード、体力維持モード、体力増進モードの何
れかを選択する。
【００２８】この状態で、運転者が電動自転車を運転す
ると、選択したモードに対応する仕事量となるように補
助駆動力が制御される。例えば、運転者が体力維持モー
ドを選択した状態で電動自転車を運転すると、トルク検
出センサ３ａにより検出された足踏力によるトルクと、
回転数検出センサ３ｂにより検出された回転数と、所定
の定数との積から、運転者への負荷量が算出され、人体
指標算出部４により前記負荷量に対応する脈拍数が算出
される。例えば、運転者が５０代の男性であり、回転数
が４５ｒｐｍ、足踏力によるトルクが１７Ｎｍである場
合に、これらの値に基づいて運転者の負荷量が８０Ｗで
あることを算出し、この負荷量に基づいて、これに対応
する脈拍数が１０３であることを算出する。なお、高速
回転時または低速回転時には上記の積に所定の補正係数
を乗じ、この算出された脈拍数を実際の脈拍数に近づけ
るようにしてもよい。そして、この算出された脈拍数
が、前記体力維持モード（最大運動能力の４０〜６０％
の運動量）に対応する脈拍数８６〜１０７の範囲内であ
れば、補助駆動力がそのまま維持される（上述のように
脈拍数が１０３である場合はこれに該当するため、補助
駆動力がそのまま維持される）が、前記算出された脈拍
数が前記体力維持モードに対応する最低脈拍数８６より
も小さければ、補助駆動力が減少する方向（アシスト率
減少方向（例えばアシスト率を５０％から３０％に低下
させる））に制御させ、運転者に対する負荷を大きくす
る。また、前記算出された脈拍数が前記体力維持モード
に対応する最大脈拍数１０７よりも大きければ、補助駆
動力が増加する方向（アシスト率増加方向（例えばアシ
スト率を５０％から６０％に増加させる））に制御さ
せ、運転者に対する負荷を小さくする。すなわち、選択
されたモードの回帰式を示す図６における脈拍数Ｃ（８
６）〜Ｄ（１０７）に対応する負荷量ｃ（最大運動能力
の２０％）〜ｄ（最大運動能力の４０％）の範囲になっ
て体力維持に適した脈拍数となるように補助駆動力が制
御され（増減または維持される）、運転者に対する負荷
が調節される。
ると、選択したモードに対応する仕事量となるように補
助駆動力が制御される。例えば、運転者が体力維持モー
ドを選択した状態で電動自転車を運転すると、トルク検
出センサ３ａにより検出された足踏力によるトルクと、
回転数検出センサ３ｂにより検出された回転数と、所定
の定数との積から、運転者への負荷量が算出され、人体
指標算出部４により前記負荷量に対応する脈拍数が算出
される。例えば、運転者が５０代の男性であり、回転数
が４５ｒｐｍ、足踏力によるトルクが１７Ｎｍである場
合に、これらの値に基づいて運転者の負荷量が８０Ｗで
あることを算出し、この負荷量に基づいて、これに対応
する脈拍数が１０３であることを算出する。なお、高速
回転時または低速回転時には上記の積に所定の補正係数
を乗じ、この算出された脈拍数を実際の脈拍数に近づけ
るようにしてもよい。そして、この算出された脈拍数
が、前記体力維持モード（最大運動能力の４０〜６０％
の運動量）に対応する脈拍数８６〜１０７の範囲内であ
れば、補助駆動力がそのまま維持される（上述のように
脈拍数が１０３である場合はこれに該当するため、補助
駆動力がそのまま維持される）が、前記算出された脈拍
数が前記体力維持モードに対応する最低脈拍数８６より
も小さければ、補助駆動力が減少する方向（アシスト率
減少方向（例えばアシスト率を５０％から３０％に低下
させる））に制御させ、運転者に対する負荷を大きくす
る。また、前記算出された脈拍数が前記体力維持モード
に対応する最大脈拍数１０７よりも大きければ、補助駆
動力が増加する方向（アシスト率増加方向（例えばアシ
スト率を５０％から６０％に増加させる））に制御さ
せ、運転者に対する負荷を小さくする。すなわち、選択
されたモードの回帰式を示す図６における脈拍数Ｃ（８
６）〜Ｄ（１０７）に対応する負荷量ｃ（最大運動能力
の２０％）〜ｄ（最大運動能力の４０％）の範囲になっ
て体力維持に適した脈拍数となるように補助駆動力が制
御され（増減または維持される）、運転者に対する負荷
が調節される。
【００２９】なお、図９に、運転者が５０代の男性であ
り、回転数が５０ｒｐｍである場合の、おおよその、運
転者の負荷量（運動量）と脈拍数と最大運動能力に対す
る運動強度との関係を示す。
り、回転数が５０ｒｐｍである場合の、おおよその、運
転者の負荷量（運動量）と脈拍数と最大運動能力に対す
る運動強度との関係を示す。
【００３０】なお、これに代えて、さらに補助駆動力の
制御を細かく行ってこの算出された脈拍が、前記体力維
持モードに対応する平均の脈拍数（基準脈拍数と称す）
であれば補助駆動力をそのまま維持させ、前記算出され
た脈拍数が前記体力維持モードの基準脈拍数よりも小さ
ければ、その差分だけ補助駆動力が減少する方向（アシ
スト率減少方向）に制御させて、運転者に対する負荷を
大きくし、また、前記算出された脈拍数が前記体力維持
モードの基準脈拍数よりも大きければ、その差分だけ補
助駆動力が増加する方向（アシスト率増加方向）に制御
させて、運転者に対する負荷を小さくしてもよい。
制御を細かく行ってこの算出された脈拍が、前記体力維
持モードに対応する平均の脈拍数（基準脈拍数と称す）
であれば補助駆動力をそのまま維持させ、前記算出され
た脈拍数が前記体力維持モードの基準脈拍数よりも小さ
ければ、その差分だけ補助駆動力が減少する方向（アシ
スト率減少方向）に制御させて、運転者に対する負荷を
大きくし、また、前記算出された脈拍数が前記体力維持
モードの基準脈拍数よりも大きければ、その差分だけ補
助駆動力が増加する方向（アシスト率増加方向）に制御
させて、運転者に対する負荷を小さくしてもよい。
【００３１】また、選択したモードがリハビリモードで
ある場合には、走行場所にかかわらず、運転者に対して
一定の軽い負荷量（例えば４０Ｗ）となるように補助駆
動力が制御され、これにより、高年齢者は無理なく快適
に走行することができる。
ある場合には、走行場所にかかわらず、運転者に対して
一定の軽い負荷量（例えば４０Ｗ）となるように補助駆
動力が制御され、これにより、高年齢者は無理なく快適
に走行することができる。
【００３２】この構成により、脈拍センサ２１などの人
体指標検出手段を人体に装着あるいは取り外したりしな
くても、電動自転車を運転すると、人体指標算出手段４
により算出された人体指標情報に基づいて補助駆動力が
良好に制御される。
体指標検出手段を人体に装着あるいは取り外したりしな
くても、電動自転車を運転すると、人体指標算出手段４
により算出された人体指標情報に基づいて補助駆動力が
良好に制御される。
【００３３】したがって、従来のように、電動自転車に
乗り降りする都度、実際の脈拍数を検出するセンサを人
体に装着あるいは取り外さなくても済み、当然ながら、
前記センサを装着し続けることに違和感を生じたり、前
記センサに接続されている配線コードが走行時の邪魔に
なったりするおそれもない。また、算出した人体指標情
報に基づいて制御するため、例えば車や人が飛び出した
時、あるいは考え事、心配事などの精神活動をしている
時など、情緒的興奮や精神的緊張などを生じて運転者の
脈拍数が実際には大きくなった際でも、補助駆動力が変
動するようなことがなくなり、運転性能が安定する。
乗り降りする都度、実際の脈拍数を検出するセンサを人
体に装着あるいは取り外さなくても済み、当然ながら、
前記センサを装着し続けることに違和感を生じたり、前
記センサに接続されている配線コードが走行時の邪魔に
なったりするおそれもない。また、算出した人体指標情
報に基づいて制御するため、例えば車や人が飛び出した
時、あるいは考え事、心配事などの精神活動をしている
時など、情緒的興奮や精神的緊張などを生じて運転者の
脈拍数が実際には大きくなった際でも、補助駆動力が変
動するようなことがなくなり、運転性能が安定する。
【００３４】また、制御部５により、運転し始めた一定
時間内には補助駆動力のアシスト率が高められるので、
人体指標情報として脈拍数を算出してこの人体指標情報
を単に用いて補助駆動力を設定した場合よりも、運転者
の疲労度合いにあった適切な補助駆動力が設定される。
つまり、運転開始時には、運転者の脈拍数が低く表わ
れ、一時的に疲れ易い状況となるが、上記のように補助
駆動力のアシスト率が高められることで、運転者に疲労
を感じさせない適切な補助駆動力が得られて快適に走行
できる。
時間内には補助駆動力のアシスト率が高められるので、
人体指標情報として脈拍数を算出してこの人体指標情報
を単に用いて補助駆動力を設定した場合よりも、運転者
の疲労度合いにあった適切な補助駆動力が設定される。
つまり、運転開始時には、運転者の脈拍数が低く表わ
れ、一時的に疲れ易い状況となるが、上記のように補助
駆動力のアシスト率が高められることで、運転者に疲労
を感じさせない適切な補助駆動力が得られて快適に走行
できる。
【００３５】また、目的地のすぐそばまで達して、あと
数分で目的地に着きそうになった際に、クーリングダウ
ンボタン２２を押すことで、電動アシスト率を高めても
よい。さらには、予め、運転前に、走行距離や、走行距
離（または負荷積算量）に対応する消費カロリーを設定
可能とし、ペダルの積算回転数などから算出した積算走
行距離やこれに対応する消費カロリーを走行中に随時算
出させ、前記設定値に走行距離や消費カロリーが達した
時点で、電動アシスト率を高めるように構成してもよ
い。
数分で目的地に着きそうになった際に、クーリングダウ
ンボタン２２を押すことで、電動アシスト率を高めても
よい。さらには、予め、運転前に、走行距離や、走行距
離（または負荷積算量）に対応する消費カロリーを設定
可能とし、ペダルの積算回転数などから算出した積算走
行距離やこれに対応する消費カロリーを走行中に随時算
出させ、前記設定値に走行距離や消費カロリーが達した
時点で、電動アシスト率を高めるように構成してもよ
い。
【００３６】このようにクーリングダウンボタン２２を
押したり、走行距離や消費カロリーが達したりした時点
で、電動アシスト率を高めた状態で運転を終了すると、
徐々に仕事量を減少させた後に停止することとなるた
め、運動を終了する際に軽い運動を行う、いわゆるクー
リングダウンを行った時のように、高まっていた運動機
能が徐々に安静水準に導かれ、悪心、めまい、立ちくら
みなどの症状が出ることを確実に防止できる。
押したり、走行距離や消費カロリーが達したりした時点
で、電動アシスト率を高めた状態で運転を終了すると、
徐々に仕事量を減少させた後に停止することとなるた
め、運動を終了する際に軽い運動を行う、いわゆるクー
リングダウンを行った時のように、高まっていた運動機
能が徐々に安静水準に導かれ、悪心、めまい、立ちくら
みなどの症状が出ることを確実に防止できる。
【００３７】なお、上記実施の形態においては、記憶部
２において、予め、第１のデータベースとして男女別お
よび年齢別毎の人体指標情報（この実施の形態において
は脈拍の回帰式）をそれぞれ記憶させ、さらに、学習走
行を行うことで、運転者自身の人体指標情報（第２のデ
ータベース）を得ることができる場合を述べたが、これ
に限るものではなく、何れか一方のデータベースのみ記
憶部２に記憶させる構成としてもよく、また、上記第１
のデータベースとしては、年齢の区分などの範囲が上記
実施の形態に限るものではないこともいうまでもない。
また、走行の際の動作モードも上記実施の形態に限るも
のではなく、さらに多種類のモードを選択可能とした
り、１つのモードだけに固定してもよい。
２において、予め、第１のデータベースとして男女別お
よび年齢別毎の人体指標情報（この実施の形態において
は脈拍の回帰式）をそれぞれ記憶させ、さらに、学習走
行を行うことで、運転者自身の人体指標情報（第２のデ
ータベース）を得ることができる場合を述べたが、これ
に限るものではなく、何れか一方のデータベースのみ記
憶部２に記憶させる構成としてもよく、また、上記第１
のデータベースとしては、年齢の区分などの範囲が上記
実施の形態に限るものではないこともいうまでもない。
また、走行の際の動作モードも上記実施の形態に限るも
のではなく、さらに多種類のモードを選択可能とした
り、１つのモードだけに固定してもよい。
【００３８】また、人体指標としては、脈拍数に限るも
のではなく、これに代えて、心拍数や血圧、体温などを
採用してもよい。また、運転者への負荷量としては踏力
によるトルクと回転数を用いた場合を述べたが、電動自
転車として用いられているものを兼用すると、コスト増
加を最小限に抑えることができる利点を有し、トルクと
走行速度など、負荷を検知できるものを用いればよい。
のではなく、これに代えて、心拍数や血圧、体温などを
採用してもよい。また、運転者への負荷量としては踏力
によるトルクと回転数を用いた場合を述べたが、電動自
転車として用いられているものを兼用すると、コスト増
加を最小限に抑えることができる利点を有し、トルクと
走行速度など、負荷を検知できるものを用いればよい。
【００３９】また、脈拍数や心拍数は外気温や体温が高
いほど大きくなる傾向があるため、電動自転車に外気温
を測定するセンサや、体温を測定するセンサ（例えば手
で握るグリップの箇所に埋め込む）を設けて、回転数と
足踏力によるトルクの値から算出した運転者の負荷量を
前記センサの値に基づいて実際の脈拍により近づくよう
に補正してもよく、これによれば、さらに良好に制御す
ることができる。
いほど大きくなる傾向があるため、電動自転車に外気温
を測定するセンサや、体温を測定するセンサ（例えば手
で握るグリップの箇所に埋め込む）を設けて、回転数と
足踏力によるトルクの値から算出した運転者の負荷量を
前記センサの値に基づいて実際の脈拍により近づくよう
に補正してもよく、これによれば、さらに良好に制御す
ることができる。
【００４０】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、脈拍など
の人体の状態を表す人体指標と電動自転車での運転者へ
の負荷量との関係を記憶手段に記憶させ、この記憶手段
に記憶されたデータベースに基づいて負荷量検出手段に
て検出された負荷量に対応する人体指標情報を算出し、
この人体指標情報に基づいて補助駆動力を制御すること
により、実際の脈拍を検出するセンサを人体に装着ある
いは取り外したりしなくても、補助駆動力が良好に制御
される。したがって、通常走行時には前記センサ自体が
不要になって、従来のように、電動自転車に乗り降りす
る都度、前記センサを人体に装着あるいは取り外さなく
ても済み、当然ながら、前記センサを装着し続けること
に違和感を生じたり、前記センサに接続されている配線
コードが走行時の邪魔になったりするおそれもない。ま
た、情緒的興奮や精神的緊張などを生じた場合でも、補
助駆動力が変動するようなことがなくなるため、運転性
能が安定する。
の人体の状態を表す人体指標と電動自転車での運転者へ
の負荷量との関係を記憶手段に記憶させ、この記憶手段
に記憶されたデータベースに基づいて負荷量検出手段に
て検出された負荷量に対応する人体指標情報を算出し、
この人体指標情報に基づいて補助駆動力を制御すること
により、実際の脈拍を検出するセンサを人体に装着ある
いは取り外したりしなくても、補助駆動力が良好に制御
される。したがって、通常走行時には前記センサ自体が
不要になって、従来のように、電動自転車に乗り降りす
る都度、前記センサを人体に装着あるいは取り外さなく
ても済み、当然ながら、前記センサを装着し続けること
に違和感を生じたり、前記センサに接続されている配線
コードが走行時の邪魔になったりするおそれもない。ま
た、情緒的興奮や精神的緊張などを生じた場合でも、補
助駆動力が変動するようなことがなくなるため、運転性
能が安定する。
【００４１】また、運転し始めた一定時間内に補助駆動
力のアシスト率を高めることで、運転者に疲労を感じさ
せない適切な補助駆動力が得られて快適に走行できる。
また、電動アシスト率を高める機能を付加可能に構成し
たり、走行距離またはカロリーが、予め設定した値に達
したりした時点で、目的地のすぐそばまで達した際など
に、この機能を発揮させることで、高まっていた運動機
能を徐々に安静水準に導くことができて、悪心、めま
い、立ちくらみなどの症状が出ることを防止できる。
力のアシスト率を高めることで、運転者に疲労を感じさ
せない適切な補助駆動力が得られて快適に走行できる。
また、電動アシスト率を高める機能を付加可能に構成し
たり、走行距離またはカロリーが、予め設定した値に達
したりした時点で、目的地のすぐそばまで達した際など
に、この機能を発揮させることで、高まっていた運動機
能を徐々に安静水準に導くことができて、悪心、めま
い、立ちくらみなどの症状が出ることを防止できる。
【図１】本発明の実施の形態にかかる電動自転車の概略
的なブロック図である。
的なブロック図である。
【図２】同電動自転車の入力表示部の正面図である。
【図３】同電動自転車の学習走行時の脈拍の変化状態を
示す図である。
示す図である。
【図４】脈拍と仕事量との関係を示す図である。
【図５】高齢者と壮年の人とのそれぞれの脈拍と仕事量
との関係を示す図である。
との関係を示す図である。
【図６】脈拍と仕事量と動作モードとの関係を示す図で
ある。
ある。
【図７】脈拍と走行時間との関係を示す図である。
【図８】（ａ）および（ｂ）は運転開始時と運転終了時
とのタイムチャートおよびその際の脈拍の状態を示す図
である。
とのタイムチャートおよびその際の脈拍の状態を示す図
である。
【図９】運転者が５０代の男性であり、回転数が５０ｒ
ｐｍである場合の、おおよその、運転者の負荷量（運動
量）と脈拍数と最大運動能力に対する運動強度との関係
のデータを示す図である。
ｐｍである場合の、おおよその、運転者の負荷量（運動
量）と脈拍数と最大運動能力に対する運動強度との関係
のデータを示す図である。
１ 補助駆動部 １ａ 電動モータ ２ 記憶部 ３ 仕事量検出部 ３ａ トルク検出センサ ３ｂ 回転数検出センサ ４ 人体指標算出部 ５ 制御部 １０ 入力表示装置 １１ 表示部 １２ 入力部 ２１ 脈拍センサ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 伊達 宗弘 大阪府柏原市片山町13番13号 ナショナル 自転車工業株式会社内 Ｆターム(参考） 5H115 PA01 PA08 PC06 PG04 PG10 PI29 PU01 QN03 SE03 TO30 TZ07 UB05 UB08
Claims (7)
- 【請求項１】 運転者の踏力による人力駆動力に、電動
モータを有する補助駆動部の補助駆動力を加えて走行可
能とされた電動自転車において、脈拍数などの人体の状
態を表す人体指標と電動自転車から前記運転者への負荷
量との間の関係をデータベースとして記憶する記憶手段
と、電動自転車から前記運転者への実際の負荷量を検出
する負荷量検出手段と、前記記憶手段に記憶された前記
データベースに基づいて前記負荷量検出手段にて検出さ
れた負荷量に対応する人体指標情報を算出する人体指標
算出手段と、人体指標算出手段により算出された人体指
標情報に基づいて補助駆動力を制御する制御手段とを備
えた電動自転車。 - 【請求項２】 制御手段は、電動自転車を運転し始めた
一定時間内には、人体指標算出手段により算出した人体
指標情報に基づく補助駆動力よりもアシスト率を高める
ように制御する請求項１に記載の電動自転車。 - 【請求項３】 記憶手段に記憶させる人体指標が脈拍数
または心拍数である請求項１または２に記載の電動自転
車。 - 【請求項４】 記憶手段に記憶させる負荷量および負荷
量検出手段にて検出する負荷量が、運転者の踏力と回転
数と所定の定数との積またはこの積に補正係数を掛け合
わせた値である請求項１〜３の何れかに記載の電動自転
車。 - 【請求項５】 電動アシスト率を高める機能を付加可能
に構成した請求項１〜４の何れかに記載の電動自転車。 - 【請求項６】 走行距離またはカロリーが、予め設定し
た値に達した時点で、電動アシスト率を高めるように構
成した請求項５記載の電動自転車。 - 【請求項７】 運転者が電動アシスト率を高めることを
選択可能に構成した請求項５または６に記載の電動自転
車。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001033027A JP4641633B2 (ja) | 2001-02-09 | 2001-02-09 | 電動自転車 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001033027A JP4641633B2 (ja) | 2001-02-09 | 2001-02-09 | 電動自転車 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002234479A true JP2002234479A (ja) | 2002-08-20 |
| JP4641633B2 JP4641633B2 (ja) | 2011-03-02 |
Family
ID=18896847
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001033027A Expired - Lifetime JP4641633B2 (ja) | 2001-02-09 | 2001-02-09 | 電動自転車 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4641633B2 (ja) |
Cited By (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP2007145277A (ja) * | 2005-11-30 | 2007-06-14 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 電動アシスト自転車 |
| JP2008044409A (ja) * | 2006-08-10 | 2008-02-28 | Sanyo Electric Co Ltd | 電動自転車 |
| WO2011118867A1 (ko) * | 2010-03-26 | 2011-09-29 | (주)씨앤오 | 운동 관리가 가능한 자전거 로봇 및 그 구동방법 |
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